用于生产光学玻璃组件的伸长方法和预制件与流程

本公开涉及用于生产石英玻璃的光学组件的伸长方法，且特别涉及具有中空牺牲尖端的初步产品或预制件，以及通过伸长具有中空牺牲尖端的初步制品或预制件来生产光学组件的方法。如此生产的光学组件可以是用于后续纤维拉制的光纤或尖端预制件。

背景技术：

光纤是可在两个位置之间以最小散射和衰减来透射光的波导。光纤和相关联的光纤是众所周知的，并且用于诸如照明、通信、信息传输和传感器的应用中。光纤通常是柔性的且非常细，并且具有由一个或多个透明包层包围的透明芯。芯层和包层由诸如高品质玻璃(由例如二氧化硅、氟化物、磷酸盐等制成)的玻璃质材料制成。通常，芯材料的折射率大于包层材料的折射率。这些条件使得通过光纤的光信号能够内部反射，从而产生有效波导。

光纤通常通过从初步制品(也称为预制件)拉伸纤维来制造，该初步产品在竖直取向的炉中用径向加热元件加热。预制件包括如上所述的芯材料和包层，其具有与期望光纤产品基本相同的包芯比和折射率分布。当预制件在炉中加热时，在预制件的下软化端形成拉制球泡或玻璃滴液。然后可以给定几何形状和期望尺寸将组件从预制件的软化端拉出。重要的是，拉伸纤维必须保持芯材料的直径和存在于初始预制件中的包层的直径之间的比例以便具有正确波导特性。然而，使用方形切割预制件，可能会由于至少两个原因而发生材料浪费。首先，拉制球泡的形成导致良好预制件材料的大量浪费，因为拉制球泡或玻璃滴液本身不产生光纤。第二，由于预制件端部被径向加热，所以预制件的温度分布以及因此的粘度是高度不均匀的且非常难以防止芯材料和包层之间的差别玻璃流动。因此，在预制件尖化或纤维拉伸开始时，包芯比可能失真，从而导致不可用纤维。包芯比的失真对纤维的许多波导特性(诸如截止波长、模场直径、色散和芯偏心率)产生负面影响。因此，期望以较少材料浪费和波导失真引起拉制球泡形成的方式来改变方形切割预制件。

修改预制件的一种方法是通过机械加工或火焰尖化来使预制件的端部变为锥形。然而，将锥形加工为预制件端部可能会破坏正确的包芯比，从而导致截止波长和其它光学性质的光纤故障。方形切割预制件上的火焰或炉尖化也会浪费大量良好的预制件材料，并引起波导失真。

修改预制件的其它方法，诸如peekhaus等人在美国专利公开no.2007/0245773中公开的方法包括将锥形件附接至预制件的加工后和锥形端部，使得拉制球泡由锥形件和良好预制件材料加工的锥两者形成。然而，peekhaus公开的方法要求预制件在纤维拉伸之前被加工为锥形，这由于上述原因而增加了工艺的复杂性和成本以及良好预制件材料的浪费。

技术实现要素：

本公开的实施方案包括用于生产细长光学玻璃组件的玻璃预制件。预制件包括：主棒，其具有恒定外径和方形底部；和牺牲尖端，其具有附接至主棒的底部的第一端、与第一端相对的第二端，和从第一端延伸至第二端的中空内部区域。牺牲尖端的横截面是圆形的，且牺牲尖端的第一端的外径等于主棒的外径。主棒和牺牲尖端均由石英玻璃制成，且主棒的石英玻璃的品质高于牺牲尖端的石英玻璃。牺牲尖端可具有等于主棒的外径的恒定外径。中空内部区域的内径范围可以是牺牲尖端的外径的约50％至约80％。牺牲尖端可具有约10mm至约60mm的长度，优选为约20mm至约50mm，且最优选为约25mm至约35mm。牺牲尖端可焊接至主棒。主棒可包括由外包层包围的芯棒。

本公开的实施方案还包括一种形成光学玻璃组件的方法。所述方法包括：将玻璃预制件定位在炉中，其中玻璃预制件包括主棒，其具有恒定外径和方形底部；和牺牲尖端，其具有附接至主棒的底部的第一端、与第一端相对的第二端，和从第一端延伸至第二端的中空内部区域；和在炉中加热玻璃预制件以软化牺牲尖端。牺牲尖端的横截面是圆形的，且牺牲尖端的第一端的外径等于主棒的外径。在炉中加热玻璃预制件以软化牺牲尖端会在预制件的底端形成液滴，且液滴向下拉动并伸长主棒。主棒和牺牲尖端可均由石英玻璃制成，并且主棒的石英玻璃的品质可高于牺牲尖端的石英玻璃。牺牲尖端可具有等于主棒的外径的恒定外径。中空内部区域的内径范围可以是牺牲尖端的外径的约50％至约80％。牺牲尖端可具有约10mm至约60mm的长度，优选为约20mm至约50mm，且最优选为约25mm至约35mm。牺牲尖端可焊接至主棒。主棒可包括由外包层包围的芯棒。在将玻璃预制件定位在炉内的优化位置处的所述炉中之前，在炉的中心上方的高度处预加热玻璃预制件。在炉的外部预加热玻璃预制件可包括：以低功率加热炉；以低功率将玻璃预制件定位在炉的中心上方的第一位置处达第一时间段；将炉的功率提高至炉的高操作功率；和将预制件降低至炉中到炉的中心上方的优化悬挂位置。将预制件降低至烤炉中的优化悬挂位置可包括：将预制件从烤炉中第一位置降低至优化悬挂位置上方的第二位置；将预制件保持在第二位置达一定时间段；和将预制件从烤炉中第二位置降低至优化悬挂位置。形成于预制件的底端处的液滴基本上仅包括来自牺牲尖端的材料，而不是来自主棒的材料。主棒包括由具有恒定包芯比的外包层包围的芯棒。由于在具有不同温度和粘度的不同径向位置处作用在玻璃上的重力作用，向下拉动并伸长主棒的液滴可拉动包层的外部部分，而不拉动芯棒，从而导致减小的差别包层和芯玻璃流动和波导失真。细长主棒可具有与未伸长主棒的包芯比基本相同的包芯比。

附图说明

在结合附图阅读下面的具体实施方式时，可最好地理解本公开。应强调的是，按照惯例，图纸的各种特征都不按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种特征的尺寸会被任意地扩大或缩小。包括在图纸中的附图如下：

图1a是包括主棒和牺牲尖端的预制件的横截面图；

图1b是图1a的预制件的仰视图；

图2是位于炉中的图1a的预制件的横截面图；

图3a-3e是包括主棒和具有优化尖端尺寸和炉位置的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图4a-4c是包括主棒和具有壁太薄的牺牲尖端的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图5a-5d是包括主棒和具有壁太厚的牺牲尖端的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图6a-6c是包括主棒和具有太短的牺牲尖端的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图7a-7c是包括主棒和具有太长的牺牲尖端的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图8a-8c是包括主棒和具有位于炉中太高处的牺牲尖端的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图9a-9c是包括主棒和具有位于炉中太低处的牺牲尖端的中空圆柱形牺牲尖端的位于炉中的预制件的横截面图；

图10a和图10b是描绘各种预制件构造的拉制球泡重量和液滴时间的曲线图；

图11a-11c描绘在预制件的底部形成锥形管之后没有牺牲尖端的预制件的位置、几何形状、温度和包芯比。

图12a-12c描绘在预制件的底部形成锥形管之后具有牺牲尖端的预制件的位置、几何形状、温度和包芯比；

图13a-13c描绘在预制件的底部形成锥形管之后具有定位在优化位置的牺牲尖端的预制件的位置、几何形状、温度和包芯比；

图14a-14c描绘在预制件的底部形成锥形管之后具有定位在优化位置下方的牺牲尖端的预制件的位置、几何形状、温度和包芯比；和

图15a-15c描绘在预制件的底部形成锥形管之后具有定位在优化位置上方的牺牲尖端的预制件的位置、几何形状、温度和包芯比。

具体实施方式

实施方案包括用于制作玻璃纤维的预制件。预制件包括焊接至由高品质材料制成的主棒的牺牲尖端。当预制件在炉中加热时，牺牲尖端软化(即粘度降低)并且塌缩为锥形管，其将主棒拉成玻璃纤维或形成尖端预制件。实施方案还包括使用预制件形成玻璃纤维或尖端预制件的方法。现在将结合图1a、图1b和图2描述示例性实施方案。

参考图1a-1b，根据示例性实施方案提供预制件10。图1a是预制件10的横截面图。图1b是预制件10的仰视图。预制件10包括主棒12和牺牲尖端18。

主棒12可包括包围沿公共中心线cl对准的同轴布置中的芯棒16的包层14。包层14和芯棒16可各自由通过任何合适工艺(诸如熔融石英或一种或多种类型的化学气相沉积(cvd)(包括内部气相沉积、外部气相沉积和轴向气相沉积))形成的高纯度石英玻璃制成。芯棒16内的芯材料可具有大于周围包层14中的材料的折射率的折射率，以使通过从预制件10拉伸的纤维的光信号能够内部反射，从而产生有效波导。在其它实施方案中，主棒12可不包括包层或两个或更多个包层，或者还可包括具有由一个或多个外包层管或圆柱体包围的芯棒的未塌缩套管预制组件。主棒12可具有基本恒定外径。虽然应理解，主棒12可具有任何外径，但是在示例性实施方案中可达到150mm，但在一些实施方案中，不限于该范围。在其它实施方案中，主棒12的外径可以是例如60mm至210mm或甚至更大。

在该示例性实施方案中，牺牲尖端18的横截面是圆形(垂直于中心线cl测量)，并且具有附接至主棒12的底部22的第一端20，和与第一端20相对的第二端24。例如，牺牲尖端18可例如通过热焊接附接至主棒。主棒12和牺牲尖端18沿公共中心线cl对准。牺牲尖端18还包括中空区域26，该中空区域的横截面也是圆形的，并且从第一端20完全延伸通过牺牲尖端18到达第二端24。为了减少预制件10的材料成本，牺牲尖端14可由比主棒12更低品质的材料制成。类似于主棒12，牺牲尖端18可通过任何合适工艺(诸如但不限于熔融石英或一种或多种类型的化学气相沉积(cvd)(包括内部气相沉积、外部气相沉积和轴向气相沉积))形成。牺牲尖端18在第一端20处具有外径，该外径等于底部22处的主棒12的外径。在示例性实施方案中，牺牲尖端18具有沿其整个长度的恒定外径，该恒定外径等于主棒12的外径。换言之，在示例性实施方案中，牺牲尖端18是具有等于主棒12的外径的恒定外径的圆柱体。在其它实施方案中，牺牲尖端18的外径可随牺牲尖端18的长度而变化。如下面更详细地说明，牺牲尖端18的内径(即，中空区域26的直径)和牺牲尖端18的长度(平行于中心线cl测量)将基于拉制条件(例如，拉制炉的温度分布和尺寸)而变化。在示例性实施方案中，优化内径的范围为牺牲尖端18的外径的约50％至约80％，且长度范围为约10mm至约60mm，优选为20mm至50mm，且最优选地25mm至约35mm。内径可沿牺牲尖端18的长度变化或是恒定的。例如，牺牲尖端18可具有恒定内径。换言之，中空区域26可以是圆形。在外径变化的其它实施方案中，内径也可以相同程度变化，使得牺牲尖端具有恒定壁厚(即，内径和外径之间的差)。在图1a-1b所描绘的示例性实施方案中，内径和外径都是恒定的，使得牺牲尖端是具有等于主棒12的外径的恒定外径的中空圆柱体。

通过改变牺牲尖端18的尺寸，预制件10可用于在最小化材料浪费和波导失真的同时从预制件10拉制光纤的方法。如下面更详细地讨论，牺牲尖端18的内径和长度被优化，使得当被加热时，牺牲尖端18变形且塌缩为主要由牺牲尖端18的材料制成的锥形管，并且最小化主棒12在初始玻璃滴液中的材料浪费。牺牲尖端18还以径向均匀方式平衡作用在主棒12上的重力和粘度相关的力，从而最小化包芯比的失真(即，通过平衡施加至主棒12的各个径向位置的力以减少或消除差别包层和芯玻璃流)。

参考图2，上述预制件10可用于通过将预制件10定位在炉30中并在炉30中加热预制件10来形成细长玻璃组件。炉30包括例如由石墨或陶瓷制成的加热元件32。加热元件32产生辐射热，通常是完全的电阻或感应加热，其增加了炉30的温度，并通过相互辐射交换将热能传递至预制件10。可用的热能与加热元件32最大水平地并排，并且特别与加热元件32的中心34相邻。在与中心34的垂直距离增加时，炉30中的可用热能减少。在预制件10被加热时，主棒12和牺牲尖端18根据温度且因此根据粘度、分布开始软化。在不拉动芯棒16的情况下，牺牲尖端将附加重力施加至包层14的外部分，这会平衡包层14和芯棒16之间的玻璃流动。因此，最小化包芯比的失真，且提高良好的波导或纤维产率。因为最小化包芯比失真，所以也提高了所得纤维的波导特性(诸如截止波长、模场直径、色散和芯偏心率)。牺牲尖端18也塌缩以在预制件10的底端处形成锥形管，其基本上仅由牺牲尖端的材料制成。最好在图3a-3e中看到由牺牲尖端18形成锥形管，下面将与实施例1一起更详细地讨论。锥形管然后能够均匀地在剩余主棒12上向下拉动，并且消除球泡的形成。因为球泡通常不能用作光纤，所以不需要由主棒12形成球泡来拉伸纤维来减少材料浪费。还发现，虽然牺牲尖端18的添加消除了球泡的形成，但是相对于没有牺牲尖端的方形切割预制件，牺牲尖端18也减少了液滴时间，如下文结合实施例8更详细地讨论。

为了确保牺牲尖端18的最大性能(即，最小化主棒12的废料量和包芯比的失真)，控制预制件10的定位和将热能转移至炉内的预制件10的方式。如上所述，因为炉30中的辐射热能随垂直位置而变化，所以可通过控制预制件10在炉30中的垂直位置来控制传递至预制件10的各个部分的热能量。因此，预制件10的各个部分的粘度也可通过所得温度分布进行控制。通过控制牺牲尖端18和主棒12的相对粘度，在主棒12滴落太多之前，牺牲尖端18会软化并开始滴入锥形管中，从而消除拉制球泡的形成并平衡施加至芯棒16和包层14的力。如果在主棒12软化之前，牺牲尖端18过早地滴落，则牺牲尖端18的重量将不能将主棒12拉成纤维。如果主棒12软化得太快，则会形成由主棒12制成的拉制球泡，从而导致浪费增加。

如下面的实施例中更详细地说明，主棒12和牺牲尖端18之间的接头优选地位于加热元件32的中心34上方。因此，牺牲尖端18最初暴露于比主棒12更高的温度中。该温度差导致牺牲尖端14在主棒12软化之前软化。如下面实施例6和实施例7中所说明，将预制件10定位在炉20中太高处会导致主棒12不能足够软化，以致不能被牺牲尖端18拉下，而将预制件10定位在炉20中太低处会导致主棒12随牺牲尖端18一起软化并滴落。每种情况都会导致主棒12的浪费材料或不可接受的长滴落时间。在一些实施方案中，预制件10可逐渐降低至炉中，以便进一步控制炉30和预制件10之间的热传递。将预制件10逐渐降低至炉30中会防止在主棒12和牺牲尖端18之间的接头处的热诱发裂开。通常，将冷预制件10暴露于最大烤炉温度下会导致热冲击，这可能使预制件10裂开。也可控制热传递，而不是或另外地，在预制件10处于炉30中的同时，通过使炉30的温度斜升将预制件10逐渐降低至炉30中。

在一个示例性实施方案中，该过程包括将主棒12和牺牲尖端18之间的接头初始定位在加热元件32的中心34上方的一定距离处，该距离大于加热元件32的长度，例如是加热元件32的长度约120％，同时减少功率应用于加热元件32。然后，加热元件32的功率增加，且一旦在炉30中达到期望温度，例如2000℃，则预制件10就降低至炉30中。然后预制件可降低至最佳位置，在该最佳位置处，主棒12和牺牲尖端18之间的接头位于加热元件32的中心34上方。在其它实施方案中，预制件10可首先被降低至最佳位置上方的第二位置保持一定时间段，然后剩余距离降低至最佳位置。第二位置可以是加热元件32在初始位置下方的长度的约10％，且预制件10可保持在第二位置处约4分钟。

本发明公开以下技术方案：

1.一种用于生产细长光学玻璃组件的玻璃预制件，所述预制件包括：

主棒，其具有恒定外径和方形底部；和

牺牲尖端，其具有附接至所述主棒的所述底部的第一端、与所述第一端相对的第二端，和从所述第一端延伸至所述第二端的中空内部区域，

其中所述牺牲尖端的横截面是圆形的，且所述牺牲尖端的所述第一端的外径等于所述主棒的所述外径。

2.根据方案1所述的玻璃预制件，其中所述主棒和所述牺牲尖端均由石英玻璃制成，且所述主棒的所述石英玻璃的品质高于所述牺牲尖端的所述石英玻璃。

3.根据方案1或方案2所述的玻璃预制件，其中所述牺牲尖端焊接至所述主棒。

4.根据方案1-3中任一项所述的玻璃预制件，其中所述主棒包括由一个或多个外包层包围的芯棒。

5.根据方案1-3中任一项所述的玻璃预制件，其中所述主棒包括具有由一个或多个包层圆柱体包围的芯棒的未塌缩套管预制组件。

6.根据方案1-5中任一项所述的玻璃预制件，其中所述牺牲尖端具有等于所述主棒的所述外径的恒定外径。

7.根据方案1-6中任一项所述的玻璃预制件，其中所述中空内部区域的内径范围是所述牺牲尖端的所述外径的约50％至约80％。

8.根据方案1-7中任一项所述的玻璃预制件，其中所述牺牲尖端具有约10mm至约60mm的长度。

9.根据方案1-8中任一项所述的玻璃预制件，其中所述牺牲尖端具有约20mm至约50mm的长度。

10.根据方案1-9中任一项所述的玻璃预制件，其中所述牺牲尖端具有约25mm至约35mm的长度。

11.一种形成光学玻璃组件的方法，所述方法包括：

将玻璃预制件定位在炉中，其中所述玻璃预制件包括未伸长主棒，其具有恒定外径和方形底部；和牺牲尖端，其具有附接至所述未伸长主棒的所述底部的第一端、与所述第一端相对的第二端，和从所述第一端延伸至所述第二端的中空内部区域，其中所述牺牲尖端的横截面是圆形的，且所述牺牲尖端的所述第一端的外径等于所述未伸长主棒的所述外径；和

在所述炉中加热所述玻璃预制件以软化所述牺牲尖端，由此在所述预制件的底端形成液滴，且所述液滴向下拉动并伸长所述未伸长主棒以形成细长主棒。

12.根据方案11所述的方法，其中所述未伸长主棒和所述牺牲尖端均由石英玻璃制成，并且所述未伸长主棒的所述石英玻璃的品质高于所述牺牲尖端的所述石英玻璃。

13.根据方案11或方案12所述的方法，其中所述牺牲尖端焊接至所述主棒。

14.根据方案11-13中任一项所述的方法，其中所述牺牲尖端具有等于所述未伸长主棒的所述外径的恒定外径。

15.根据方案11-14中任一项所述的方法，其中所述中空内部区域的内径范围是所述牺牲尖端的所述外径的约50％至约80％。

16.根据方案11-15中任一项所述的方法，其中所述牺牲尖端具有约10mm至约60mm的长度。

17.根据方案11-16中任一项所述的方法，其中所述牺牲尖端具有约20mm至约50mm的长度。

18.根据方案11-17中任一项所述的方法，其中所述牺牲尖端具有约25mm至约35mm的长度。

19.根据方案11-18中任一项所述的方法，其还包括在将所述玻璃预制件放置在所述炉内的优化位置处的所述炉中之前，在所述炉的中心上方的高度处预加热所述玻璃预制件。

20.根据方案19所述的方法，其中在所述炉的外部预加热所述玻璃预制件包括：

以低功率加热所述炉；

以低功率将所述玻璃预制件定位在所述炉的所述中心上方的第一位置处达第一时间段；

将所述炉的功率提高至所述炉的更高操作功率；和

将所述预制件降低至所述炉中到所述炉的所述中心上方的优化悬挂位置。

21.根据方案20所述的方法，其中将所述预制件降低至所述烤炉中的所述优化悬挂位置包括：

将所述预制件在所述烤炉中从所述第一位置降低至所述优化悬挂位置上方的第二位置；

将所述预制件保持在所述第二位置达一定时间段；和

将所述预制件在所述烤炉中从所述第二位置降低至所述优化悬挂位置。

22.根据方案1-21所述的方法，其中形成于所述预制件的底端处的所述液滴基本上仅包括来自所述牺牲尖端的材料，而不是来自所述未伸长主棒的材料。

23.根据方案11-22中任一项所述的方法，其中所述未伸长主棒包括具有由一个或多个外包层圆柱体包围的芯棒的未塌缩套管预制组件。

24.根据方案11-22中任一项所述的方法，其中所述未伸长主棒包括由一个或多个外包层包围的芯棒。

25.根据方案24所述的方法，其中所述液滴向下拉动并伸长所述未伸长主棒包括在不拉动所述芯棒的情况下拉动所述包层的外部部分。

26.根据方案11-25中任一项所述的方法，其中所述细长主棒具有与所述未伸长主棒的包芯比基本相同的包芯比。

实施例

以下实施例被包括在内以证明牺牲尖端厚度(即，外径和内径之间的差)、牺牲尖端长度和预制件在拉制炉中的定位的变化的影响。在每个实施例中，使用有限元建模(fem)来模拟主棒(其外径为90mm且定位在内径为100mm的拉制炉中)，和长度为90mm的石墨加热元件。fem模型能够准确地模拟炉和预制件之间的关键辐射交换机制，以在加热期间捕获预制件几何形状和炉内的位置。通过在模型中使用的相同条件下进行实际预制件的实验并比较结果来证实fem模型的精度。

实施例1-7详细描述随时间牺牲尖端几何形状和预制件10位置对预制件的形状变化的影响。在图3a-9c的每个中，预制件的原始位置和几何形状由白色轮廓指示。每个图的时间处的预制件10的位置和形状由阴影轮廓指示，根据设置在每个图的右侧的刻度，阴影对应于预制件10的温度。实施例1描绘其牺牲尖端具有优化壁厚、长度和炉位置的预制件的模型。实施例2描绘其牺牲尖端具有太薄壁的预制件的模型。实施例3描绘其牺牲尖端具有太厚壁的预制件的模型。实施例4描绘其牺牲尖端太长的预制件的模型。实施例5描绘其牺牲尖端太短的预制件的模型。实施例6描绘其牺牲尖端定位于炉中太高处的预制件的模型。实施例7描绘其牺牲尖端定位于炉中太低处的预制件的模型。

结合图10a和图10b描述的实施例8详细说明牺牲尖端对预制件底部的拉制球泡的玻璃滴液浪费的影响以及预制件的滴落时间。

结合图11a-11c和图12a-12c描述的实施例9详细说明牺牲尖端对玻璃滴液中得到的拉制玻璃丝束的包芯比的影响。

结合图13a-13c、图14a-14c和图15a-15c描述的实施例10详细说明预制件在炉内的位置对在玻璃滴液中得到的拉制玻璃丝束的包芯比的影响。

实施例1

在实施例1中，模型包括外径为90mm(即等于主棒的外径)、内径为60mm且长度为30mm的中空圆柱形牺牲尖端。牺牲尖端的厚度(即外径和内径的差)为15mm。预制件定位在拉制炉中，其中牺牲尖端和主棒之间的接头定位于炉的中心上方22mm处。如可从图3a-3e中看出，牺牲尖端开始滴落，使得其拖动预制件底部以形成几乎完全由牺牲尖端的材料组成的窄尖端。因此，基本上不会浪费主棒的材料(即，较高品质的预制件材料)来形成拉制球泡。

实施例2

在实施例2中，重复实施例1的模型，其中牺牲尖端内径增加至70mm，从而将牺牲尖端壁厚度减小至10mm。剩余尺寸与实施例1一样保持不变。如可从图4a-4c中看出，减小壁厚导致牺牲尖端太薄而不能拖动主棒的足够底部区域来拉伸纤维。因此，需要开发更长锥形管，并且包括来自主棒的更多材料，从而会导致材料浪费。

实施例3

在实施例3中，重复实施例1的模型，其中牺牲尖端内径减小至30mm，从而将牺牲尖端壁厚度增加至30mm。剩余尺寸与实施例1一样保持不变。如可从图5a-5d中看出，当牺牲尖端壁太厚时，增加的重量会导致从主棒被拉成拉制球泡的材料太多，从而会导致材料浪费。然而，浪费少于实施例2(其中牺牲尖端壁太薄)。这表明对较厚牺牲尖端壁有更大的耐受性。

实施例4

在实施例4中，重复实施例1的模型，其中牺牲尖端长度减小至20mm。剩余尺寸与实施例1一样保持不变。如可从图6a-6c中看出，当牺牲尖端太短时，在主棒开始自身滴落之前，牺牲尖端的重量不足以向下拖动主棒的底部。因此，开发比预期预制底部滴更厚的底部，并且浪费材料。

实施例5

在实施例5中，重复实施例1的模型，其中牺牲尖端长度增加至40mm。剩余尺寸与实施例1一样保持不变。如可从图7a-7c中看出，当牺牲尖端太长时，重量使得牺牲尖端更容易且更快地滴落，且不会持续足够长时间将主棒的底部向下拖动。相反，牺牲尖端形成非常薄的管，并且由主棒的材料形成拉制球泡，就好像它们的牺牲尖端没有附接。

实施例6

在实施例5中，重复实施例1的模型，其中牺牲尖端和主棒之间的接头移动至炉的中心上方32mm处。剩余尺寸与实施例1一样保持不变。如可从图8a-8c中看出，当预制件定位在炉中过高处时，牺牲尖端被加热超过主棒，且在主棒被炉的热量充分软化以由滴液的重量拉动之前，牺牲尖端滴落并形成细管。一旦拉制球泡足够热就会使其形成于主棒的底部，从而导致材料浪费。

实施例7

在实施例5中，重复实施例1的模型，其中牺牲尖端和主棒之间的接头向下移动至炉的中心上方12mm处。剩余尺寸与实施例1一样保持不变。如可从图9a-9c中看出，当预制件定位在炉中太低处时，主棒由于炉的热量而过早地软化，且来自主要液滴以及一起与来自牺牲尖端的过多材料也被软化，从而导致浪费材料。

实施例8

在实施例10中，测试了四种不同预制件以确定牺牲尖端对拉制球泡质量和滴落时间的影响。四个预制件是没有牺牲尖端的90mm主棒、具有外径为40mm的实心30mm的90mm主棒、具有外径为60mm的实心60mm短柱的90mm主棒，和具有其长度为30mm、外径为90mm且内径为60mm的中空圆柱形牺牲尖端的90mm主棒。以相对于加热元件的中心的各种热量由预制件底部对每个预制件进行测试。可从图10a中看出，在预制件底部在炉中向上移动时，拉制球泡的质量下降。在中空圆柱体牺牲尖端的情况下，预制件玻璃滴液的质量基本上为零，因为预制件底部在炉的中心上方至少20cm处移动，这表明基本上没有材料浪费。此外，虽然拉制球泡的质量降低，但是具有中空圆柱体牺牲尖端的预制件也显示出显著降低的滴落时间，这表明更快且更有效的拉制工艺。

实施9

在实施例9中，通过比较没有牺牲尖端的90mm预制件(图11a-11c)与具有中空圆柱形牺牲尖端(其长度为30mm、外径为90mm且内径为60mm)的90mm预制件(图12a-12c)来测量牺牲尖端对所得拉伸纤维的包芯比的影响。图11a和图12a描绘在锥形管已经形成于预制件的底部之后各个预制件的位置、几何形状和温度。图11b和图12b描绘在锥形管和预制件本体的相交处的相应预制件，具体地详细说明芯棒在预制件内的存在。图11c和图12c描绘沿预制件的长度的包芯比。可从图11a-11c中看出，在没有牺牲尖端的情况下，芯棒被向下拉动至拉制球泡中，从而导致包芯比的变化很大。这种失真的包芯比导致不可用的纤维，且拉伸必须持续直到包芯比稳定为止，从而导致材料浪费。相比之下，可从图12a-12c看出，添加中空圆柱体牺牲尖端会形成薄锥形管，其基本上不包括芯棒的材料，并且与没有牺牲尖端的预制件相比，减小了颈缩和液滴的包芯比失真。

实施例10

在实施例10中，通过比较90mm预制件与在各个炉位置处(特别是在优化位置(图13a-13c)、优化位置下方10mm处(图14a-14c)以及优化位置上方10mm处(图15a-15c))具有中空圆柱形牺牲尖端(其长度为30mm、外径为90mm且内径为60mm)的结果来测量预制件在炉内的位置对所得拉伸纤维的包芯比的影响。图13a、图14a和图15a描绘锥形管已经形成于预制件的底部之后各个预制件的位置、几何形状和温度。图13b、图14b和图15b描绘在锥形管和预制件本体的相交处的各个预制件，具体地详细说明芯棒在预制件内的存在。图13c、图14c和图15c描绘沿预制件的长度的包芯比。如图13a-13c中所示，当具有牺牲尖端的预制件定位在优化位置时，预制件底部形成玻璃浪费最小的尖端，以及包芯比可改变的玻璃的最小部分。如图14a-14c中所示，当预制件定位太低时，来自牺牲尖端的液滴要短得多，且同时形成预制玻璃的液滴。可在液滴中观察到来自芯棒的材料，导致包芯比的显著失真。如图15a-15c中所示，当预制件定位太高时，薄中空管形成于预制件的底部，其包括来自包层的材料。由于包层玻璃的滴落，包芯比显著失真。

虽然上面关于某些特定实施方案和实施例进行了说明和描述，但是本公开不意图限于所示的细节。相反，在不脱离本公开的精神的情况下，可在权利要求的等同物的范畴和范围内对细节进行各种修改。例如，本公开明确地意图是本文档中广泛叙述的所有范围都包括在其范围内，所有较窄范围都落入更宽范围内。此外，一个实施方案的特征可被并入另一个实施方案中。